KR100276906B1

KR100276906B1 - Vehicle steering

Info

Publication number: KR100276906B1
Application number: KR1019970080056A
Authority: KR
Inventors: 박준범
Original assignee: 정몽규; 현대자동차주식회사
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 2001-01-15
Also published as: KR19990059842A

Abstract

본 발명의 목적은 스티어링 휠의 위치 변화에도 유니버셜 조인트의 각을 제어하여 토오크 변동률을 0으로 하여 조향감을 향상시키는 차량용 조향장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus which improves the steering feeling by controlling the angle of the universal joint even when the position of the steering wheel changes, thereby setting the torque variation rate to zero.

본 발명에 따른 차량용 조향장치는 스티어링 휠에 결합되어 이의 조작력을 전달하는 제1칼럼 샤프트를 수축 이완 가능하게 형성하고,Vehicle steering apparatus according to the present invention is coupled to the steering wheel to form a contraction-relaxable relaxation of the first column shaft for transmitting its operating force,

상기 제1칼럼 샤프트로 전달되는 스티어링 휠의 조작력을 전달하는 제2칼럼 샤프트를 수축 이완 가능하게 형성하여 제1유니버셜 조인트로 제1칼럼 샤프트의 일측에 연결하고,The second column shaft which transmits the operating force of the steering wheel transmitted to the first column shaft is formed to be contractionably relaxed and connected to one side of the first column shaft with the first universal joint.

상기 제2칼럼 샤프트로 전달되는 스티어링 휠의 조작력을 전달하는 기어 박스를 제2유니버셜 조인트로 제2칼럼 샤프트의 다른 일측에 연결하며,A gear box which transmits the operating force of the steering wheel transmitted to the second column shaft, is connected to the other side of the second column shaft by a second universal joint,

상기 제1칼럼 샤프트를 수축 이완시킬 때, 제어기에 의하여 제어되도록 제1칼럼 샤프트에 랙크와 피니언으로 모터를 설치하고,When contracting and relaxing the first column shaft, the motor is installed in the first column shaft with a rack and pinion to be controlled by a controller,

상기 모터를 제어할 때 그 기준이 되는 제1,2유니버셜 조인트의 각을 감지하여 그 감지신호를 제어기에 인가시키도록 제1,2각도 센서가 제1,2유니버셜 조인트 일측에 설치하여 구성된다.When the motor is controlled, the first and second angle sensors are installed on one side of the first and second universal joints so as to sense the angles of the first and second universal joints as the reference and apply the detection signal to the controller.

Description

Vehicle steering

본 발명은 차량용 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토오크 변동률을 0으로 하여 조향감을 향상시키도록 스티어링 휠의 위치 변화에도 칼럼 샤프트를 연결하는 유니버셜 조인트의 각을 제어하는 차량용 조향장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle steering apparatus, and more particularly, to a vehicle steering apparatus that controls an angle of a universal joint that connects a column shaft to a change in position of a steering wheel to improve steering feeling by setting a torque variation rate to zero.

일반적으로 차량용 조향장치는 스티어링 휠의 조작을 칼럼 샤프트를 통하여 기어 박스, 타이 로드, 조향륜으로 전달하도록 구성된다.In general, a vehicle steering device is configured to transmit the operation of the steering wheel to the gear box, tie rod, steering wheel through the column shaft.

상기 스티어링 휠과 기어 박스를 연결하도록 일정한 길이를 갖는 칼럼 샤프트는 2개로 분리 형성되고, 각 칼럼 샤프트 사이와 칼럼 샤프트와 기어 박스사이에는 임의의 각을 형성하는 유니버셜 조인트가 개재된다.The column shaft having a predetermined length to connect the steering wheel and the gear box is separated into two, and a universal joint forming an arbitrary angle is interposed between each column shaft and between the column shaft and the gear box.

이 유니버셜 조인트는 운전자의 편의에 따라 스티어링 휠을 중립 상태에서 틸트 또는 텔레스코픽 상태로 경사각을 조절 가능케 하고, 이 때 스티어링 휠의 조작력을 기어 박스에 원활하게 전달할 수 있게 하기 위함이다.This universal joint allows the steering wheel to be tilted from neutral to tilted or telescopic for the driver's convenience, and the steering wheel can be transmitted smoothly to the gearbox.

그러나 상기와 같은 차량용 조향장치는 유니버셜 조인트에 의하여 연결되는 칼럼 샤프트가 일정한 길이로 형성되기 때문에 스티어링 휠의 경사각을 조절할 때, 각 유니버셜 조인트가 형성하는 각이 변화되어 스티어링 휠의 위치에 따라 토오크 변동률을 다르게 하여 조향감을 저하시키는 단점이 있다.However, in the vehicle steering apparatus as described above, since the column shafts connected by the universal joint are formed to have a constant length, when the inclination angle of the steering wheel is adjusted, the angle formed by each universal joint is changed to change the torque variation rate according to the position of the steering wheel. There is a disadvantage in reducing the steering feeling differently.

따라서 본 발명은 상기와 같은 단점을 해소하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스티어링 휠의 위치 변화에도 유니버셜 조인트의 각을 제어하여 토오크 변동률을 0으로 하여 조향감을 향상시키는 차량용 조향장치를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above disadvantages, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus which improves the steering feeling by controlling the angle of the universal joint even with the change of the position of the steering wheel to zero torque fluctuation rate. will be.

도 1은 본 발명에 관련하는 차량용 조향장치의 중립 상태를 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram showing a neutral state of a vehicle steering apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 관련하는 차량용 조향장치의 틸트 상태를 나타낸 작동 상태도이다.2 is an operating state diagram showing a tilt state of the vehicle steering apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 관련하는 차량용 조향장치의 텔레스코픽 상태를 나타낸 작동 상태도이다.3 is an operational state diagram showing a telescopic state of the vehicle steering apparatus according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1:스티어링 휠 3,9:제1,2칼럼 샤프트 11,18:제1,2유니버셜 조인트 17:기어 박스 19:액츄에이터 21:랙크 23:피니언 25,27:각도 센서 a,a',a";제2유니버셜 조인트 각 b,b'b";제1유니버셜 조인트 각1: Steering wheel 3, 9: 1st, 2nd column shaft 11, 18: 1st, 2nd universal joint 17: Gear box 19: Actuator 21: Rack 23: Pinion 25, 27: Angle sensor a, a ', a " ; 2nd universal joint angle b, b'b "; 1st universal joint angle

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 차량용 조향장치는 스티어링 휠에 결합되어 이의 조작력을 전달하는 제1칼럼 샤프트를 수축 이완 가능하게 형성하고,In order to realize this, the vehicle steering apparatus according to the present invention is coupled to the steering wheel to form a shrinkable and relaxed first column shaft that transmits its operating force,

상기 제1칼럼 샤프트를 수축 이완시킬 때, 제어기에 의하여 제어되도록 제1칼럼 샤프트에 동력 전달 가능하게 액츄에이터를 설치하고,When contracting and relaxing the first column shaft, the actuator is installed to enable power transmission to the first column shaft to be controlled by a controller,

상기 액츄에이터를 제어할 때 그 기준이 되는 제1,2유니버셜 조인트의 각을 감지하여 그 감지신호를 제어기에 인가시키도록 제1,2각도 센서가 제1,2유니버셜 조인트 일측에 설치된다.When controlling the actuator, the first and second angle sensors are installed at one side of the first and second universal joints so as to sense the angles of the first and second universal joints as the reference and apply the detection signal to the controller.

상술한 바와 같이 구성되는 차량용 조향장치는 스티어링 휠의 위치 변화에 따라 제1,2각도 센서가 제1,2유니버셜 조인트의 각을 감지하여 제어기에 인가시키므로 제어기가 액츄에이터로 제1,2칼럼 샤프트의 길이를 제어하여 제1,2유니버셜 조인트의 각도를 제어케 한다.In the vehicle steering apparatus configured as described above, the first and second angle sensors detect the angles of the first and second universal joints and apply them to the controller according to the change in the position of the steering wheel. The length is controlled to control the angle of the first and second universal joints.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.BEST MODE Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 관련하는 차량용 조향장치의 중립 상태를 나타낸 구성도로서, 스티어링 휠(1)의 위치 변화에 따라 토오크 변동률을 0으로 조절할 수 있도록 구성된다.1 is a configuration diagram showing a neutral state of a vehicle steering apparatus according to the present invention, and configured to adjust the torque fluctuation rate to 0 according to a change in the position of the steering wheel 1.

상기 스티어링 휠(1)은 운전자의 조작에 따라 그 조작력을 제1칼럼 샤프트(3)로 전달할 수 있도록 연결된다.The steering wheel 1 is connected to transmit the operating force to the first column shaft 3 according to the driver's operation.

이 제1칼럼 샤프트(3)는 그 길이가 수축 이완될 수 있도록 아웃 샤프트(5)와 이에 결합된 인어 샤프트(7)로 구성되고, 이들 샤프트(5,7)는 회전력을 전달할 수 있는 구조로 결합된다.The first column shaft (3) is composed of an out shaft (5) and a mermaid shaft (7) coupled thereto so that the length thereof can be contracted and relaxed, and these shafts (5, 7) have a structure capable of transmitting rotational force. Combined.

이러한 제1칼럼 샤프트(3)는 스티어링 휠의 조작력을 제2칼럼 샤프트(9)로 전달할 수 있도록 제1유니버셜 조인트(11)로 연결된다.The first column shaft 3 is connected to the first universal joint 11 to transmit the operating force of the steering wheel to the second column shaft 9.

그리고 이 제2칼럼 샤프트(9)는 그 길이가 수축 이완될 수 있도록 인어 샤프트(13)와 아웃 샤프트(15)로 구성되고, 이들 샤프트(13,15)는 회전력을 전달할 수 있는 구조로 결합된다.The second column shaft 9 is composed of a mermaid shaft 13 and an out shaft 15 so that the length thereof can be contracted and relaxed, and these shafts 13 and 15 are coupled in a structure capable of transmitting rotational force. .

이러한 제2칼럼 샤프트(9)는 스티어링 휠의 조작력을 기어 박스(17)로 전달할 수 있도록 제2유니버셜 조인트(18)로 연결된다.The second column shaft 9 is connected to the second universal joint 18 so as to transmit the operating force of the steering wheel to the gear box 17.

상기와 같은 제1,2칼럼 샤프트(3,9)가 수축 이완될 때, 제어기(미도시)에 의하여 제어되도록 제1칼럼 샤프트(3)에 동력 전달 가능하도록 액츄에이터(19)가 설치된다.When the first and second column shafts 3 and 9 are contracted and relaxed, an actuator 19 is installed to enable power transmission to the first column shaft 3 so as to be controlled by a controller (not shown).

상기 액츄에이터(19)는 제어기의 제어로 정역회전이 가능한 모터로 구성되고, 제1칼럼 샤프트(3)의 인너 샤프트(7)에 설치되는 랙크(21)와 이에 치합되고 액츄에이터(19)에 의하여 구동되는 피니언(23)을 개재하여 설치된다.The actuator 19 is composed of a motor capable of forward and reverse rotation under the control of a controller and is engaged with the rack 21 installed on the inner shaft 7 of the first column shaft 3 and driven by the actuator 19. It is installed via the pinion 23 to be.

상기 제어기가 액츄에이터(19)를 제어할 때 그 기준이 되는 제1,2유니버셜 조인트(11,18)의 각을 감지하여 그 감지신호를 제어기에 인가시키는 제1,2각도 센서(25,27)각 제1,2유니버셜 조인트(11,18)의 일측에 각각 설치된다. 이 제1,2각도 센서(25,27)는 포텐션 미터로 구성될 수도 있다.First and second angle sensors 25 and 27 for detecting the angles of the first and second universal joints 11 and 18 which are the reference when the controller controls the actuator 19 and applying the detection signal to the controller. One side of each of the first and second universal joints 11 and 18 is provided. The first and second angle sensors 25 and 27 may be configured as potentiometers.

상술한 바와 같이 구성되는 차량용 조향장치는 스티어링 휠(1)의 조작에 따라 제1,2칼럼 샤프트(3,9)가 구동되어 기어 박스(17)를 작동시켜 이에 연결되는 타이 로드(미도시)를 제어하므로 조향이 되다.The vehicle steering apparatus configured as described above has a tie rod (not shown) connected to the first and second column shafts 3 and 9 by operating the steering wheel 1 to operate the gear box 17. Steering is controlled by controlling

상기와 같이 조향을 실현할 때, 도 1에 도시된 바와 같이 스티어링 휠(1)이 중립 상태일 경우, 제2,1유니버셜 조인트(18,11)는 각각 a,b로 일정 각을 이루게 된다.When the steering is realized as described above, when the steering wheel 1 is in a neutral state as shown in FIG. 1, the second and first universal joints 18 and 11 form a predetermined angle at a and b, respectively.

상기와 같은 상태에서 스티어링 휠(1)을 도 2에 도시된 바와 같이 틸트 상태로 변화시키면, 제2,1유니버셜 조인트(18,11)는 각도 a,b의 변화하게 된다.When the steering wheel 1 is changed to the tilt state as shown in FIG. 2 in the above state, the second and first universal joints 18 and 11 are changed at angles a and b.

이러한 각도의 변화는 제1,2각도 센서(25,27)에 의하여 제어기에 인가되고, 제어기는 이 상황을 판단하여 액츄에이터(19)를 역회전으로 제어한다.This change in angle is applied to the controller by the first and second angle sensors 25 and 27, and the controller determines this situation and controls the actuator 19 in reverse rotation.

따라서 액츄에이터(19)에 부착된 피니언(23)이 역회전하면서 제1칼럼 샤프트(3)의 인너 샤프트(7)를 아웃 샤프트(5)로 인입시켜, 그 길이를 수축시킨다.Accordingly, the pinion 23 attached to the actuator 19 rotates in the reverse direction, and introduces the inner shaft 7 of the first column shaft 3 into the out shaft 5, thereby shrinking its length.

결국, 제2칼럼 샤프트(9)의 인너 샤프트(13)가 아웃 샤프트(15)로부터 인출됨과 동시에 제1칼럼 샤프트(3)의 인너 샤프트(7)가 아웃 샤프트(5)로 인입되면서 제2,1유니버셜 조인트(18,11)의 최초의 각도 a',b'는 각을 a',b'로 조절한다.As a result, the inner shaft 13 of the second column shaft 9 is drawn out from the out shaft 15 and the inner shaft 7 of the first column shaft 3 is drawn into the out shaft 5 while the second, The first angles a ', b' of the universal joints 18, 11 adjust the angles to a ', b'.

한편 상기와 같은 상태에서 스티어링 휠(1)을 도 3에 도시된 바와 같이 텔레스코픽 상태로 변화시키면, 제2,1유니버셜 조인트(18,11)는 각도 a,b는 변화하게 된다.Meanwhile, when the steering wheel 1 is changed to a telescopic state as shown in FIG. 3 in the above state, the angles a and b of the second and first universal joints 18 and 11 are changed.

이러한 각도의 변화는 제1,2각도 센서(25,27)에 의하여 제어기에 인가되고, 제어기는 이 상황을 판단하여 액츄에이터(19)를 정회전으로 제어한다.This change in angle is applied to the controller by the first and second angle sensors 25 and 27, and the controller determines the situation and controls the actuator 19 in the forward rotation.

따라서 액츄에이터(19)에 부착된 피니언(23)이 정회전하면서 제1칼럼 샤프트(3)의 인너 샤프트(7)를 아웃 샤프트(5)로부터 인출하여, 그 길이를 이완시킨다.Accordingly, while the pinion 23 attached to the actuator 19 rotates forward, the inner shaft 7 of the first column shaft 3 is pulled out of the out shaft 5 to relax its length.

결국, 제2칼럼 샤프트(9)의 인너 샤프트(13)가 아웃 샤프트(15)로 인입됨과 동시에 제1칼럼 샤프트(3)의 인어 샤프트(7)가 아웃 샤프트(5)로부터 인출되면서 제2,1유니버셜 조인트(18,11)의 각을 a",b"로 조절한다.As a result, the inner shaft 13 of the second column shaft 9 is drawn into the out shaft 15 and the mermaid shaft 7 of the first column shaft 3 is drawn out of the out shaft 5. 1 Adjust the angles of the universal joints 18 and 11 to a ", b".

상기한 틸트 및 텔레스코픽 상태에서 제2,1유니버셜 조인트(18,11)의 각이 a,b상태에서 각각 a',b' 그리고 a",b"으로 될 때 토오크 변동률을 살펴본다.The torque fluctuation rate is examined when the angles of the second and first universal joints 18 and 11 become the a ', b' and a ", b" in the a and b states in the tilt and telescopic states.

즉, 토오크 변동률은

,

의 식1,2로 각각 표시된다.That is, the torque change rate

,

Are represented by Equations 1 and 2, respectively.

따라서 틸트 상태에서는 식 1의 각 a가 a'보다 크고, 각 b가 b'보다 작으므로 식 1에서 분자가 같이 작아지고, 분모가 같이 커지게 되어, 변토오크 변동률에는 변화가 없게 된다.Therefore, in the tilt state, since each a in Equation 1 is larger than a 'and each b is smaller than b', the numerator becomes smaller and the denominator becomes larger in Equation 1, so that there is no change in the variation torque.

그리고 텔레스코픽 상태에서는 식 2의 각 a가 a"보다 작고, 각 b가 b"보다 작으므로 식 2에서 좌측 분자, 분모가 같이 작아지고, 식 2에서 우측 분자 분모가 같이 커지게 되어 토오크 변동률에는 변화가 없게 된다.In the telescopic state, since each a in Equation 2 is smaller than a "and each b is smaller than b", the left numerator and denominator are smaller together in Equation 2, and the right numerator denominator is larger together in Equation 2, resulting in a change in torque variation rate There will be no.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 조향장치는 스티어링 휠의 위치 변화에 따라 제1,2각도 센서가 제1,2유니버셜 조인트의 각을 감지하여 제어기에 인가시킬 때, 제어기가 액츄에이터를 제어하여 제1,2칼럼 샤프트의 길이를 조절하므로 제1,2유니버셜 조인트의 각도가 조절되어 토오크 변동률이 0으로 되게 할 수 있다.As described above, in the vehicle steering apparatus according to the present invention, when the first and second angle sensors sense the angles of the first and second universal joints and apply them to the controller, the controller controls the actuators. Since the lengths of the first and second column shafts are adjusted, the angles of the first and second universal joints may be adjusted so that the torque fluctuation rate is zero.

따라서 본 발명은 스티어링 휠의 위치 변화에도 불구하고 토오크 변동률이 0를 유지하므로 조향감을 향상시킬 수 있다.Therefore, the present invention can improve the steering feeling because the torque fluctuation rate is maintained in spite of the change in position of the steering wheel.

Claims

A first column shaft coupled to the steering wheel, the first column shaft being contractively relaxed to transmit its operating force;

A second column shaft which is formed to be shrinkable and relaxes so as to transmit an operating force of the steering wheel delivered to the first column shaft, and is connected to one side of the first column shaft by a first universal joint;

A gear box connected to the other side of the second column shaft by a second universal joint so as to receive a manipulation force of the steering wheel delivered to the second column shaft;

An actuator installed to enable power transmission to the first column shaft so as to be controlled by a controller when shrinking and relaxing the first column shaft;

When controlling the actuator for a vehicle comprising a first and second angle sensor which is installed on one side of the first and second universal joint to sense the angle of the first, second universal joint as a reference and apply the detection signal to the controller Steering system.

The steering apparatus for a vehicle according to claim 1, wherein the actuator is composed of a motor capable of forward and reverse rotation.

The apparatus of claim 1, wherein the actuator comprises: a rack installed on the first column shaft;

Vehicle steering device, characterized in that installed on the column shaft via the pinion meshed with the rack and driven by a motor.